package BinarySerachTreeP;
import jdk.nashorn.internal.ir.IfNode;

import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;


/*
 *
 * 实现的二分搜索树不包含重复元素
 *
 * 如果想包含重复元素，只需要定义：
 * 左子树小于等于节点，或者右子树大于等于节点
 * */
public class BST<E extends Comparable<E>> {

    private class Node {
        public E e;
        public Node left, right;

        public Node(E e) {
            this.e = e;
            left = null;
            right = null;
        }
    }

    private Node root;
    private int size;

    public BST() {
        root = null;
        size = 0;
    }

    public int size() {
        return size;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    // 向二分搜索树中添加新的元素e
    public void add(E e) {

        if (root == null) {
            root = new Node(e);
            size++;
        } else {
            add(root, e);
        }
    }

    // 向以node为根的二分搜索树中插入元素e，递归算法
    // 返回插入新节点后二分搜索树的根
    private void add(Node node, E e) {
        if (e.equals(node.e)) {
            return;
        } else if (e.compareTo(node.e) < 0 && node.left == null) {
            node.left = new Node(e);
            size++;
            return;
        } else if (e.compareTo(node.e) > 0 && node.right == null) {
            node.right = new Node(e);
            size++;
            return;
        }
        if (e.compareTo(node.e) < 0) {
            add(node.left, e);
        } else { //e.compareTo(node.e) > 0
            add(node.right, e);
        }
    }

    //看二分搜索树中是否包含元素e
    public boolean contains(E e) {
        return contains(root, e);
    }

    // 看以node为根的二分搜索树中是否包含元素e, 递归算法
    private boolean contains(Node node, E e) {

        if (node == null) {
            return false;
        }

        if (e.compareTo(node.e) == 0) {
            return true;
        } else if (e.compareTo(node.e) < 0) {
            return contains(node.left, e);
        } else {// e.compareTo(node.e) > 0
            return contains(node.right, e);

        }
    }

    // 二分搜索树的前序遍历
    public void perOrder() {
        perOrder(root);
    }

    // 前序遍历以node为根的二分搜索树, 递归算法
    private void perOrder(Node node) {
        if (node == null) {
            return;
        }

        System.out.println(node.e);
        perOrder(node.left);
        perOrder(node.right);
    }

    // 二分搜索树的中序遍历
    public void inOrder(){
        inOrder(root);
    }

    // 中序遍历以node为根的二分搜索树, 递归算法
    private  void inOrder(Node node){
        if (node==null){
            return;
        }
        inOrder(node.left);
        System.out.println(node.e);
        inOrder(node.right);
    }

    // 二分搜索树的后序遍历
    public void postOrder(){
        postOrder(root);
    }

    // 后序遍历以node为根的二分搜索树, 递归算法
    private void postOrder(Node node){
        if (node==null){
            return;
        }
        postOrder(node.left);
        postOrder(node.right);
        System.out.println(node.e);
    }

    // 二分搜索树的层序遍历
    public void levelOrder(){

        if (root==null){
            return;
        }

        LinkedList<Node> q = new LinkedList<>();
        q.add(root);
        while (!q.isEmpty()){
            Node cur=q.remove();
            System.out.println(cur.e);

            if (cur.left!=null){
                q.add(cur.left);
            }

            if (cur.right!=null){
                q.add(cur.right);
            }
        }

    }

    // 寻找二分搜索树的最小元素
    public E mininum(){
        if (size==0){
            throw new  IllegalArgumentException("BST is empty");
        }

        Node minNode=mininum(root);
        return minNode.e;
    }

    // 返回以node为根的二分搜索树的最小值所在的节点
    private Node mininum(Node node){
        if (node.left==null){
            return node;
        }

        return mininum(node.left);
    }

    // 寻找二分搜索树的最大元素
    public E maxinum(){
        if (size==0){
            throw new IllegalArgumentException("BST is empty");
        }
        return maxinum(root).e;
    }


    // 返回以node为根的二分搜索树的最大值所在的节点
    private Node maxinum(Node node){
         if (node.right==null){
             return node;
         }
         return maxinum(node.right);
    }

    // 从二分搜索树中删除最小值所在节点, 返回最小值
    public E removeMin(){
        E ret=mininum();
        root=removeMin(root);
        return ret;
    }


    // 删除掉以node为根的二分搜索树中的最小节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node removeMin(Node node){

        if (node.left==null){
            Node rightNode=node.right;
            node.right=null;
            size--;
            return rightNode;
        }

        node.left=removeMin(node.left);
        return node;

    }

    // 从二分搜索树中删除最大值所在节点
    public E removeMax(){
        E ret=maxinum();
        root=removeMax(root);
        return ret;
    }


    // 删除掉以node为根的二分搜索树中的最大节点
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node removeMax(Node node){

        if (node.right==null){
            Node leftNode=node.left;
            node.left=null;
            size--;
            return leftNode;
        }
        node.right=removeMax(node.right);
        return node;

    }

    // 从二分搜索树中删除元素为e的节点
    public void  remove(E e){
        root=remove(root,e);
    }

    // 删除掉以node为根的二分搜索树中值为e的节点, 递归算法
    // 返回删除节点后新的二分搜索树的根
    private Node remove(Node node,E e){

        if (node==null){
            return null;
        }


        if (e.compareTo(node.e)<0){
            node.left=remove(node.left,e);
            return node;
        }else if (e.compareTo(node.e)>0){
            node.right=remove(node.right,e);
            return node;
        }else {  //e.compareTo(node.e)==0

            //待删除节点左子树为空的情况
            if (node.left==null){
                Node rightNode=node.right;
                node.right=null;
                size--;
                return rightNode;
            }
            // 待删除节点右子树为空的情况
            if (node.right==null){
                Node leftNode=node.left;
                node.left=null;
                size--;
                return leftNode;
            }

            // 待删除节点左右子树均不为空的情况

            // 找到比待删除节点大的最小节点, 即待删除节点右子树的最小节点
            // 用这个节点顶替待删除节点的位置
            Node successor=mininum(node.right);
            successor.right=removeMin(node.right);
            successor.left=node.left;

            node.left=node.right=null;
            return successor;


        }


    }



    @Override
    public String toString(){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        generateBSTString(root, 0, res);
        return res.toString();
    }


    // 生成以node为根节点，深度为depth的描述二叉树的字符串
    private void generateBSTString(Node node, int depth, StringBuilder res){

        if(node == null){
            res.append(generateDepthString(depth) + "null\n");
            return;
        }

        res.append(generateDepthString(depth) + node.e + "\n");
        generateBSTString(node.left, depth + 1, res);
        generateBSTString(node.right, depth + 1, res);
    }

    private String generateDepthString(int depth){
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        for(int i = 0 ; i < depth ; i ++)
            res.append("--");
        return res.toString();
    }

}

